Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК F02B75/32 

1

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к .поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Известны поршневые двигатели внутреннего сгорания, содержащие размещенный в 5 цилиндре порщень, коленчатый вал, кривошип которого связан с поршнем через основной и дополнительный шатуны, и коромысло, связанное с основным « дополнительным шатунами и установленное в регу- ю лнруемой опоре, закрепленпой на корпусе так, что при положении поршня в «верхней мертвой точке опора расположена на продолжении общей осевой линии основного шатуна и коромысла, а ось дополнитель- 15 ного шатуна совпадает с осью кривошипа и перпендикулярна к оси основного шатуна 1.

Иедостаток этих двигателей состоит в том, что положение и соотношения звеньев 20 кривошипно-шатунного механизма таковы, что при уменьшении хода поршня соответственно уменьшается объем камеры сгорания, а после «верхней мертвой точки объем камеры интенсивно увеличивается, что 25 ведет к ухудшению протекания процесса сгорания и снижению технико-экономических показателей двигателя.

Целью изобретения является оптимизация рабочего процесса путем регулирова- зо

ния продолжительности остановки поршня в «верхней мертвой точке.

Поставленная цель достигается тем, что основной и дополнительный шатуны сочленены с коромыслом общ-им шарниром, а размеры радиуса кривошипа, основного и дополнительного шатунов, коро.мысла и величины регулирования опоры определяются из следующих соотношений:

,,3; ,4-4-0,8;

oiiiдш

.-.0,,65; -7,,

корро

где Гк - радиус кривошипа;

/ош -длина основного шатуна;

дш - длина дополнительного щатуна;

IKOP - длина коромысла;

/1н, - величина регулирования опоры.

На фиг. 1 показан поперечный разрез предложенного двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - его кинематическая схема для режима номинальной мощности; на фиг. 3 - то же, для холостого хода.

Двигатель состоит из цилиндра 1, содерл ащего порщень 2, основной шатун 3 длиной /ош, который сочленен общим щарниром 4 одновременно через дополнительный шатун 5 длиной /дш с кривощипом 6 коленчатого вала 7 и коромыслом 8 длиной /кор.

опирающимся на регулируемую опору 9 с величиной регулирования /ро. Размеры радиуса Гк кривошипа 6, шатунов 3 и 5 коромысла 8 и величина регулирования опоры 9 определяются соотношениями:

0,2 4-0,3; - 0,,8;

0,,65; 7,.

кор

ро

Двигатель работает следуюш,им образом.

В блоке цилиндров 1 поршень 2 совершает возвратно-поступательное двилсение, которое передается основным шатуном 3 одновременно через дополнительный шатун 5 коленчатому валу 7 и коромыслу 8. Так как длина /кор коромысла 8 больше радиуса Гк кривошипа 6 коленчатого вала 7, последний совершает равномерное врашательное движение, а коромысло 8 - возвратно-колебательное. При подходе поршня 2 к «верхней мертвой точке ось образует с осью основного шатуна 3 почти прямую линию. На последнем участке траектории общ,его шарнира 4 в пределах примерно 30° угла поворота коромысла 8 поршень 2 остается неподвижным. В этот .момент кривошип 6 коленчатого вала 7 повернется на угол б, и далее при обратном ходе на таком же участке угла поворота коленчатого вала 7 поршень 2 остается неподвижным, т. е. остановка поршня 2 длится в зоне угла поворота 2 б коленчатого вала 7.

При смеш,ении опоры 9 так, чтобы ось коромысла 8 составляла с осью главного шатуна 3 при положении поршня 2 в «верхней мертвой точке небольшой угол Д, можно либо сократить продолжительность остановки поршня 2, либо увеличить ее. Продолжительность остановки поршня 2 в «верхней мертвой точке для номинального режима, когда оси основного шатуна 3 и коромысла 8 лежат на одной прямой линии, а ось дополнительного шатуна 5 совпадает с осью кривошипа 6 коленчатого вала 7 и перпендикулярна к этой линии при выполненных конструктивных соотношениях и диапазоне изменения степени сжатия 8-16, составляет 25-45° угла поворота коленчатого вала 7. Для холостого хода продолжительность остановки поршня 2 в «верхней мертвой точке изменяется в пределах О-10. Значения этих углов могут быть суш,ественно расширены без заметного изменения объема камеры сжатия в период процесса сгорания путем отклонения оси коромысла 8 от оси основного шатуна 3 в пределах ±4°.

Таким образом, с изменением положения опоры коромысла 8 и одновременным отклонением оси коромысла от оси основного шатуна 3 при положении поршня 2 в «верхней мертвой точке процесс сгорания протекает .практически при постоянном объеме. Это означает, что доля тепла, подведенного при постоянном объеме, и экономичность цикла возрастают, снижается токсичность и канцерогенность отработавших газов.- Так как остановка поршня 2 происходит в основном за счет сокраш;ения его обратного хода, нроцессы очистки цилиндра 1 и подготовки свежего заряда существенно ускоряются, уменьшаются потери тепла при

сжатии и улучшаются пусковые качества двигателя. Кроме того, максимальные динамические нагрузки, действующие на поршень 3, воспринимаются основным шатуном 2 и коромыслом 8 при практически неподвижных элементах в шарнирных сопряжениях, что сушественно разгружает все подшипниковые узлы коленчатого вала 7 и обеспечивает плавное их нагружение. Поэтому работоспособность, надежность и

долговечность этих узлов возрастают. Появляется возможность дальнейшей форсировки двигателя по параметрам рабочего процесса, скоростного и нагрузочного режимов.

Формула изобретения

Двигатель, внутреннего сгорания, содержащий размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, кривошип которого связан

с поршнем через основной и дополнительный шатуны, и коромысло, связанное с основным и дополнительным шатунами и установленное в регулируемой опоре, закрепленной на корпусе так, что при положении поршня в «верхней мертвой точке опора расположена на продолжении обшей осевой линии основного шатуна и коромысла, а ось дополнительного шатуна совпадает с осью кривошипа и перпендикулярна

к оси основного шатуна, отличающийся тем, что, с целью оптимизации рабочего процесса путем регулирования продолжительности остановки поршня в «верхней мертвой точке, основной и дополнительный шатуны сочленены с коромыслом общим шарниром, а размеры радиуса кривошипа, основного и дополнительного шатунов, коромысла и величины регулирования опоры определяются из следующих соотношений:

- 0,,3; - 0,4 ч-0,8;

Л) IIVilll

- :-- 0,55 -- 0,65; - 1 7,5 - 15,

корро

где /к - радиус кривошипа;

/от - длина основного шатуна; дш длина дополнительного шатуна; /кор -длина коромысла; /ро - величина регулирования опоры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Designing а variable stroke engine, Automotor. Eng, 1977, 85, № 6, с. 50-55.